O arquiteto da vida: Biomimética – o design e arquitetura complexa dos cupinzeiros inspiram construções sustentáveis

O que é Biomimética?

A biomimética é uma área da ciência que estuda as estruturas biológicas e suas funções, procurando aprender com a Natureza, suas estratégias e soluções, e utilizar esse conhecimento em diferentes domínios da ciência. A designação desta recente e promissora área de estudo científico provém da combinação das palavras gregas bíos, que significa vida e mímesis que significa imitação. Dito de modo simples, a biomimética é a imitação da vida. A Biomimética vem auxiliando o ser humano no uso de tecnologias mais eficientes e sustentáveis.

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Exemplos:

Velcro: Desenvolvido a partir de 1941 pelo engenheiro George de Mestral a partir da observação de sementes de grama dotadas de espinhos e ganchos que se prendiam nos pelos de seu cão.

Superfícies de baixo atrito: Inspirada na forma como a pele dos peixes reage ao contato com a água, essa tecnologia, aplicada ao seu traje de natação, ajudou o nadador Michael Phelps em suas conquistas nas piscinas. A mesma tecnologia tem sido aplicada também em cascos de navios, submarinos e mesmo aviões.

Telas “asa-de-borboleta”: São superfícies de visualização de baixíssimo consumo de energia, baseadas na forma como as asas de borboletas refletem a luz.

Turbina “WhalePower”: Inspirada na forma das barbatanas da baleia jubarte, as lâminas nervuradas desse tipo de turbina eólica produzem 32% menos atrito e 8% de deslocamento de ar que as lâminas lisas convencionais.

Carro biônico: Desenvolvido pela Mercedes-Benz a partir da forma do peixe cofre, o carro Bionic atinge um coeficiente de aerodinâmica de 0,19 e consome 20% menos combustível que um veículo convencional de potência equivalente.

Efeito lótus: Baseado na forma como as folhas do lótus repele a água e a sujeira, diversas soluções estão sendo desenvolvidas pela indústria para aplicação em tecidos, metais, para-brisas de aviões e faróis de automóveis.

Neste artigo vamos mostrar o conceito dessa ciência aplicada a um edifício, que foi inspirado na estrutura de um cupinzeiro africano. Mas, antes de tudo, devemos entender um pouco sobre a arquitetura complexa dos cupinzeiros, e logicamente de seus construtores.

Os cupinzeiros têm sido chamados de maravilhas da engenharia, e por bons motivos. Essas estruturas impressionantes, feitas de terra e saliva, podem chegar a 6 metros de altura. Suas paredes de 45 centímetros de espessura são cozidas pelo sol até ficarem tão duras quanto concreto. Alguns cupinzeiros são construídos literalmente da noite para o dia.

Perto do centro do cupinzeiro, mora a rainha, que pode por milhares de ovos por dia. Sem asas e cegos, os “cupins operários” carregam os ovos para cavidades especialmente construídas. Ali, eles cuidam das larvas até elas eclodirem. Mas a maior maravilha do cupinzeiro talvez seja seu sistema de ventilação.

Os cupins, neste caso, os do sul da África (Namíbia e Zimbábue), constroem montes imensos onde cultivam fungos (sua fonte principal de alimento). Esses fungos devem ser mantidos a exatos 30,55°C – e a temperatura externa varia extremamente, indo de 1,6°C durante a noite, a 40°C durante o dia. Porém, esses cupins conseguem estabilizar a temperatura através de um sistema complexo que está constantemente abrindo e fechando uma rede de túneis de ventilação – para aquecimento ou resfriamento.

Com um sistema de correntes de convecção cuidadosamente ajustado, os cupinzeiros sugam o ar através da parte inferior dos montes, levando-o a galerias inferiores com paredes úmidas, para em seguida subir por um túnel, direto ao topo. Os cupins estão constantemente cavando novos túneis e fechando antigos, de forma a regular a temperatura.

Estudo

Um projeto chamado Termes, da Universidade de Loughborough, na Inglaterra, realizou um mapeamento tridimensional da estrutura de cupinzeiros, de forma a estudar sua arquitetura e funcionamento. Tudo foi realizado com ajuda de tecnologia de ponta e as imagens abaixo demonstram alguns passos do processo, captadas para um especial da BBC: preenchimento, utilização de um gigantesco scanner 3D e a geração de um modelo tridimensional detalhado.

Preenchimento de um cupinzeiro para visualizar suas estruturas
Preenchimento de um cupinzeiro para visualizar suas estruturas

“Este estudo é único em sua abordagem interdisciplinar, trazendo expertise em engenharia de construção, simulação, engenharia de processos, física, fisiologia, ecologia e história natural. Ele procura entender como os edifícios podem ter seus ambientes personalizadas para aplicações que vão desde habitações residenciais, implementáveis, edifícios para o espaço, todos auto-sustentáveis. E, a julgar pelo que temos encontrado até agora, este projeto poderá ajudar-nos a desenvolver algumas das técnicas de construção mais empolgantes de sempre. ” disse o Dr Rupert Soar de Wolfson, líder do projeto.

Esquema descoberto do interior do cupinzeiro e suas estruturas.
Esquema descoberto do interior do cupinzeiro e suas estruturas.

De posse dos modelos detalhados, os cientistas podem entender como funciona a estrutura de túneis e dutos de ar – que realiza troca de gases, mantém a temperatura e regula a umidade. Objetiva-se chegar a padrões utilizáveis na construção de edificações autorreguláveis.

Aplicação

Existe um edifício que foi projetado e construído através dos princípios da Biomimética dos cupinzeiros africanos: o Eastgate Center (Shopping Center e salas comerciais, vide imagem à esquerda), na cidade de Hare, no Zimbábue, projetado pelo arquiteto Mick Pearce. Esse edifício não possui um sistema convencional de ar condicionado ou aquecimento, porém, mesmo assim, mantém ao longo de todo o ano sua temperatura regulada, com uma economia dramática no consumo de eletricidade.

 Eastgate Center (Shopping Center e salas comerciais, vide imagem à esquerda), na cidade de Hare, no Zimbábue
Eastgate Center (Shopping Center e salas comerciais, vide imagem à esquerda), na cidade de Hare, no Zimbábue

No Eastgate Center, a estrutura é predominantemente de concreto, mas funciona de forma similar ao cupinzeiro. A ventilação que entra na edificação é resfriada ou aquecida, dependendo do que estiver mais quente, o ar ou o próprio concreto da edificação. É, então, canalizada para os escritórios ou para o próprio shopping center, antes de sair pelo sistema de exaustão natural (similar a uma chaminé). Trata-se de um conjunto que engloba duas edificações separadas por um espaço aberto, com iluminação zenital e aberto à ventilação local.

Sistema de circulação de ar no Eastgate imita o sistema do cupinzeiro.
Sistema de circulação de ar no Eastgate imita o sistema do cupinzeiro.

Os princípios da Biomimética aplicados no Eastgate Center, fizeram com que o edifício inteiro consumisse espantosamente menos de 10% da energia que um prédio convencional de sua mesma escala. Além de ser um avanço ecológico, essa economia (de cerca de 3,5 milhões de dólares no empreendimento) resulta em alugueis 20% menores que os das edificações convencionais circundantes, além é claro de todo conforto climático para seus ocupantes.

Detalhe do espaço aberto no Eastgate que também imita o sistema do cupinzeiro para regulação da temperatura local
Detalhe do espaço aberto no Eastgate que também imita o sistema do cupinzeiro para regulação da temperatura local

Analogia

Existe uma complexidade inimaginável na natureza, e por conta disto é que a Biomimética foi criada, para tentar entender essa complexidade e engenhosidade e aplicá-la ao uso humano, da forma mais sustentável possível.

Foram necessários longos estudos e projetos realizados por pessoas muito inteligentes e altamente capacitadas para criar um edifício que seguisse as mesmas premissas de um “simples” cupinzeiro.

Do outro lado, os cupins são insetos muito simples e comuns, e pelo que se sabe, não possuem intelecto, mas possuem uma habilidade construtiva fantástica e sabem exatamente como construir seus cupinzeiros usando uma arquitetura, design e engenharia muito avançados como vimos neste artigo.

E você, o que acha?

Como os cupins aprenderam a construir seus habitats com tamanha engenhosidade, a ponto de saberem exatamente controlar a temperatura dentro do cupinzeiro?

Será que tudo isso é resultado de um processo acidental do acaso e do tempo? Ou é um projeto de criação elaborado pelo Arquiteto da vida?

 

Referências:

Biomimethic;

Inhabitat;

ArquitetoGeek

Loughborough University;

Pruned;

Medscape

Life in the Undergrowth (David Attenborough);

Wikipédia (biomimética);

Wikipédia (Eastgate Centre, Harare)

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